CN111889764B - 一种基于超声波测量铣削零件余量的方法及装置 - Google Patents

一种基于超声波测量铣削零件余量的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于超声波测量铣削零件余量的方法及装置，包括以下步骤：a、在刀体底部安装超声测距传感器A和超声测距传感器B：b、刀柄旋转，刀体上的刀具旋转对零件进行铣削加工;c、步骤b中，超声测距传感器A对腹板面的测量形成圆形路径，得到垂直距离值;d、计算腹板面余量的测量值Q v；e、步骤b中，测量精加工缘条的距离值为l 1，测量粗加工缘条的距离值为l 2;f、计算缘条余量的测量值Q h；g、对比Q v和Q h与理论值的偏差，如果偏差超过公差带，则暂停铣削加工，如果偏差没有超过公差带，则继续铣削加工，解决了生产过程异常导致的零件铣削过程中加工余量错误不能检测的问题。

Description

一种基于超声波测量铣削零件余量的方法及装置
技术领域
本发明属于数控加工技术领域，具体涉及一种基于超声波测量铣削零件余量的方法及装置。
背景技术
由于航空结构件的大型化、复杂化、高精度化等特性，结构件数控加工过程采用粗加工和精加工分离的形式，其中粗加工过程主要目的是去除大部分余量，精加工过程加工形成零件最终表面。由于粗精加工参数和精度要求不同，粗加工和精加工工序一般采用不同结构形式的机床进行加工，而且在协同制造的模式下，甚至粗加工和精加工在不同的厂房或企业进行生产，理论上粗加工后所留余量是通过编制粗加工程序来控制的，但是在实际生产流程中，由于程序编制错误、程序版本使用错误、工艺人员修改程序有误等原因，零件精加工过程出现零件所留余量与理论设定余量不同的情况，如果实际余量大于设定余量，刀具切削余量过大，导致剧烈的刀具磨损或者切削振动，严重时引起零件铣伤报废，因此零件粗加工后余量过大导致的风险仍然存在。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种基于超声波测量铣削零件余量的方法及装置，解决了生产过程异常导致的零件铣削过程中加工余量错误不能检测的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种基于超声波测量铣削零件余量的方法及装置，包括以下步骤：
a、在刀体底部安装超声测距传感器A和超声测距传感器B，所述超声测距传感器A为垂直设置，所述超声测距传感器B为倾斜设置的两个；
b、刀柄旋转，刀体上的刀具旋转对零件进行铣削加工，所述零件包括腹板面和缘条；
c、步骤b中，对腹板面进行铣削加工时，腹板面形成有精加工腹板面和粗加工腹板面，超声测距传感器A跟随刀体旋转，超声测距传感器A对腹板面的测量形成圆形路径，得到垂直距离值，所述垂直距离值为y，所述y包括y1和y2，所述y1为超声测距传感器A垂直测量精加工腹板面的距离值，所述y2为超声测距传感器A垂直粗加工腹板面的距离值；
d、计算腹板面余量的测量值Qv，计算公式如下：
Qv＝y1-y2
e、步骤b中，对缘条铣削加工时，缘条形成有精加工缘条和粗加工缘条，两个倾斜的超声测距传感器B分别对精加工缘条和粗加工缘条进行测量，测量精加工缘条的距离值为l1，测量粗加工缘条的距离值为l2，所述超声测距传感器B测量方向与水平面的夹角为θ1，两个超声测距传感器B测量方向之间的夹角为θ2；
f、计算缘条余量的测量值Qh，计算公式如下：
Qh＝|l1-l2|Cosθ1Cosθ2
g、对比Qv和Qh与理论值的偏差，如果偏差超过公差带，则暂停铣削加工，如果偏差没有超过公差带，则继续铣削加工。
还包括有信号接收器和测量软件及工控机，所述刀体上安装有传感器模块，所述传感器模块将y1、y2、l1和l2采集后通过传感器模块输送到测量软件及工控机内，所述测量软件及工控机计算出Qv和Qh。
所述公差带通过标识码放置到腹板和缘条特征的NC程序中。
一种基于超声波测量铣削零件余量的装置，包括刀柄，所述刀柄上连接有刀体，所述刀体的侧面设置有传感器模块，底面连接有超声测距传感器A和超声测距传感器B，所述刀体上连接有刀具，所述超声测距传感器A为垂直设置，所述超声测距传感器B为两个，且均为倾斜设置，所述超声测距传感器B倾斜测量方向与水平面的夹角为θ1，两个所述超声测距传感器B测量方向之间的夹角为θ2。
所述传感器模块通过信号接收器传输数据至测量软件及工控机。
两个所述超声测距传感器B为对称设置，且测量方向向外扩口。
本发明带来的有益效果有。
1、通过超声测距传感器A垂直测量精加工腹板面和粗加工腹板面的距离值，然后计算出腹板面余量的测量值Qv，再通过两个超声测距传感器B分别测量精加工缘条和粗加工缘条的距离值，然后计算出缘条余量的测量值Qh，通过超声波测距刀柄测量值计算腹板和缘条加工余量，将余量测量值和理论值比较判断加工过程是否异常，解决了生产过程异常导致的零件铣削过程中加工余量错误不能检测的问题。
2、通过感器模块通过信号接收器传输数据至测量软件及工控机，便于对数据的快速自动计算。
3、通过传感器模块内置的无线功能将数据传递到信号接收器，从而输入到测量软件及工控机中进行处理与存储。
附图说明
图1是超声波测距刀柄结构示意图。
图2是超声波测距刀柄铣削腹板示意图。
图3是腹板余量测量示意图。
图4是垂直布置的超声波传感器信号示意图。
图5是超声波测距刀柄铣削缘条示意图。
图6是缘条余量测量示意图。
图中标记：1、刀柄，2、传感器模块，3、刀体，4、超声测距传感器A，5、刀具，6、超声测距传感器B，7、精加工腹板面，8、粗加工腹板面，9、垂直距离值，10、圆形路径，11、精加工缘条，12、粗加工缘条，13、倾斜距离值，14、信号接收器，15、测量软件及工控机。
具体实施方式
实施例1
如图1至6所示，一种基于超声波测量铣削零件余量的方法及装置，包括以下步骤：
a、在刀体3底部安装超声测距传感器A4和超声测距传感器B6，所述超声测距传感器A4为垂直设置，所述超声测距传感器B6为倾斜设置的两个；
b、刀柄1旋转，刀体3上的刀具5旋转对零件进行铣削加工，所述零件包括腹板面和缘条；
c、步骤b中，对腹板面进行铣削加工时，腹板面形成有精加工腹板面7和粗加工腹板面8，超声测距传感器A4跟随刀体3旋转，超声测距传感器A4对腹板面的测量形成圆形路径10，得到垂直距离值9，所述垂直距离值9为y，所述y包括y1和y2，所述y1为超声测距传感器A4垂直测量精加工腹板面7的距离值，所述y2为超声测距传感器A4垂直粗加工腹板面8的距离值；
d、计算腹板面余量的测量值Qv，计算公式如下：
Qv＝y1-y2
e、步骤b中，对缘条铣削加工时，缘条形成有精加工缘条11和粗加工缘条12，两个倾斜的超声测距传感器B6分别对精加工缘条11和粗加工缘条12进行测量，测量精加工缘条11的距离值为l1，测量粗加工缘条12的距离值为l2，所述超声测距传感器B6测量方向与水平面的夹角为θ1，两个超声测距传感器B6测量方向之间的夹角为θ2；
f、计算缘条余量的测量值Qh；计算公式如下：
Qh＝|l1-l2|Cosθ1Cosθ2
g、对比Qv和Qh与理论值的偏差，如果偏差超过公差带，则暂停铣削加工，如果偏差没有超过公差带，则继续铣削加工。
还包括有信号接收器14和测量软件及工控机15，所述刀体3上安装有传感器模块2，所述传感器模块2将y1、y2、l1和l2采集后通过传感器模块2输送到测量软件及工控机15内，所述测量软件及工控机15计算出Qv和Qh。
所述公差带通过标识码放置到腹板和缘条特征的NC程序中。
通过超声测距传感器A4垂直测量精加工腹板面7和粗加工腹板面8的距离值，然后计算出腹板面余量的测量值Qv，再通过两个超声测距传感器B分别测量精加工缘条11和粗加工缘条12的距离值，然后计算出缘条余量的测量值Qh，通过超声波测距刀柄测量值计算腹板和缘条加工余量，将余量测量值和理论值比较判断加工过程是否异常，解决了生产过程异常导致的零件铣削过程中加工余量错误不能检测的问题。
实施例2
如图1至6所示，一种基于超声波测量铣削零件余量的方法及装置，包括以下步骤：
a、在刀体3底部安装超声测距传感器A4和超声测距传感器B6，所述超声测距传感器A4为垂直设置，所述超声测距传感器B6为倾斜设置的两个；
b、刀柄1旋转，刀体3上的刀具5旋转对零件进行铣削加工，所述零件包括腹板面和缘条；
c、步骤b中，对腹板面进行铣削加工时，腹板面形成有精加工腹板面7和粗加工腹板面8，超声测距传感器A4跟随刀体3旋转，超声测距传感器A4对腹板面的测量形成圆形路径10，得到垂直距离值9，所述垂直距离值9为y，所述y包括y1和y2，所述y1为超声测距传感器A4垂直测量精加工腹板面7的距离值，所述y2为超声测距传感器A4垂直粗加工腹板面8的距离值；
d、计算腹板面余量的测量值Qv，计算公式如下：
Qv＝y1-y2
e、步骤b中，对缘条铣削加工时，缘条形成有精加工缘条11和粗加工缘条12，两个倾斜的超声测距传感器B6分别对精加工缘条11和粗加工缘条12进行测量，测量精加工缘条11的距离值为l1，测量粗加工缘条12的距离值为l2，所述超声测距传感器B6测量方向与水平面的夹角为θ1，两个超声测距传感器B6测量方向之间的夹角为θ2；
f、计算缘条余量的测量值Qh；计算公式如下：
Qh＝|l1-l2|Cosθ1Cosθ2
g、对比Qv和Qh与理论值的偏差，如果偏差超过公差带，则暂停铣削加工，如果偏差没有超过公差带，则继续铣削加工。
还包括有信号接收器14和测量软件及工控机15，所述刀体3上安装有传感器模块2，所述传感器模块2将y1、y2、l1和l2采集后通过传感器模块2输送到测量软件及工控机15内，所述测量软件及工控机15计算出Qv和Qh。
所述公差带通过标识码放置到腹板和缘条特征的NC程序中。
一种基于超声波测量铣削零件余量的装置，包括刀柄1，所述刀柄1上连接有刀体3，所述刀体3的侧面设置有传感器模块2，底面连接有超声测距传感器A4和超声测距传感器B6，所述刀体3上连接有刀具5，所述超声测距传感器A4为垂直设置，所述超声测距传感器B6为两个，且均为倾斜设置，所述超声测距传感器B6倾斜测量方向与水平面的夹角为θ1，两个所述超声测距传感器B6测量方向之间的夹角为θ2。
所述传感器模块2通过信号接收器14传输数据至测量软件及工控机15。
两个所述超声测距传感器B6为对称设置，且测量方向向外扩口。
通过超声测距传感器A4垂直测量精加工腹板面7和粗加工腹板面8的距离值，然后计算出腹板面余量的测量值Qv，再通过两个超声测距传感器B分别测量精加工缘条11和粗加工缘条12的距离值，然后计算出缘条余量的测量值Qh，通过超声波测距刀柄测量值计算腹板和缘条加工余量，将余量测量值和理论值比较判断加工过程是否异常，解决了生产过程异常导致的零件铣削过程中加工余量错误不能检测的问题。
通过感器模块通过信号接收器传输数据至测量软件及工控机，便于对数据的快速自动计算。
通过传感器模块内置的无线功能将数据传递到信号接收器，从而输入到测量软件及工控机中进行处理与存储。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于超声波测量铣削零件余量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、在刀体(3)底部安装超声测距传感器A(4)和超声测距传感器B(6)，所述超声测距传感器A(4)为垂直设置，所述超声测距传感器B(6)为倾斜设置的两个；
b、刀柄(1)旋转，刀体(3)上的刀具(5)旋转对零件进行铣削加工，所述零件包括腹板面和缘条；
c、步骤b中，对腹板面进行铣削加工时，腹板面形成有精加工腹板面(7)和粗加工腹板面(8)，超声测距传感器A(4)跟随刀体(3)旋转，超声测距传感器A(4)对腹板面的测量形成圆形路径(10)，得到垂直距离值(9)，所述垂直距离值(9)为y，所述y包括y1和y2，所述y1为超声测距传感器A(4)垂直测量精加工腹板面(7)的距离值，所述y2为超声测距传感器A(4)垂直粗加工腹板面(8)的距离值；
d、计算腹板面余量的测量值Qv，计算公式如下：
Qv＝y1-y2
e、步骤b中，对缘条铣削加工时，缘条形成有精加工缘条(11)和粗加工缘条(12)，两个倾斜的超声测距传感器B(6)分别对精加工缘条(11)和粗加工缘条(12)进行测量，测量精加工缘条(11)的距离值为l1，测量粗加工缘条(12)的距离值为l2，所述超声测距传感器B(6)测量方向与水平面的夹角为θ1，两个超声测距传感器B(6)测量方向之间的夹角为θ2；
f、计算缘条余量的测量值Qh；计算公式如下：
Qh＝|l1-l2|Cosθ1Cosθ2
g、对比Qv和Qh与理论值的偏差，如果偏差超过公差带，则暂停铣削加工，如果偏差没有超过公差带，则继续铣削加工；
完成所述方法的装置为一种基于超声波测量铣削零件余量的装置，包括刀柄(1)，所述刀柄(1)上连接有刀体(3)，所述刀体(3)的侧面设置有传感器模块(2)，底面连接有超声测距传感器A(4)和超声测距传感器B(6)，所述刀体(3)上连接有刀具(5)，所述超声测距传感器A(4)为垂直设置，所述超声测距传感器B(6)为两个，且均为倾斜设置，所述超声测距传感器B(6)倾斜测量方向与水平面的夹角为θ1，两个所述超声测距传感器B(6)测量方向之间的夹角为θ2。
2.如权利要求1所述的一种基于超声波测量铣削零件余量的方法，其特征在于：还包括有信号接收器(14)和测量软件及工控机(15)，所述刀体(3)上安装有传感器模块(2)，所述传感器模块(2)将y1、y2、l1和l2采集后通过传感器模块(2)输送到测量软件及工控机(15)内，所述测量软件及工控机(15)计算出Qv和Qh。
3.如权利要求1所述的一种基于超声波测量铣削零件余量的方法，其特征在于：所述公差带通过标识码放置到腹板和缘条特征的NC程序中。
4.如权利要求1所述的一种基于超声波测量铣削零件余量的方法，其特征在于：所述传感器模块(2)通过信号接收器(14)传输数据至测量软件及工控机(15)。
5.如权利要求1所述的一种基于超声波测量铣削零件余量的方法，其特征在于：两个所述超声测距传感器B(6)为对称设置，且测量方向向外扩口。
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